(57)【要約】【課題】再生ヘッド構造の突出量を増加させることが可能な磁気ヘッドを提供する。【解決手段】磁気ヘッドは、再生ヘッド構造１００および記録ヘッド構造２００を備えており、その再生ヘッド構造１００では、絶縁層２の上に下部再生シールド層３が形成されている。ＡＢＳ３０−３０から後退するように絶縁層２に設けられた窪み６２に、非磁性埋込層３が形成されており、その非磁性埋込層３の上面３ａは、絶縁層２の上面２ａと同一面内にある。【選択図】図１
2010282717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に再生ヘッド構造を備え、前記再生ヘッド構造は、
（ａ）前記基板の上に形成され、上面を有する第１絶縁層と、
（ｂ）エアベアリング面から後退するように前記第１絶縁層の中に形成され、その第１絶縁層の上面と同一面内の上面を有する非磁性埋込層と、
（ｃ）前記第１絶縁層および前記非磁性埋込層の上に形成された下部シールド層（Ｓ１）とを含む、
磁気ヘッド。
【請求項２】
前記非磁性埋込層の厚さは１μｍ以上５μｍ以下であり、前記エアベアリング面と垂直な方向における前記非磁性埋込層の長さは１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記非磁性埋込層は金属材料を含む、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記非磁性埋込層は銅（Ｃｕ）またはその合金を含む、請求項３記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記エアベアリング面から前記非磁性埋込層が後退している距離は０．３μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記非磁性埋込層は酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）よりも高い熱膨張率を有する、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記非磁性埋込層はヒートシンクとして機能するために酸化アルミニウムよりも高い熱導電率を有する、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記再生ヘッド構造は、さらに複数の層の積層体を含み、前記積層体では、前記下部シールド層の上に、前記エアベアリング面に隣接するようにセンサ素子が埋設されたギャップ層と、第１上部シールド層（Ｓ２Ａ）と、第２絶縁層と、第２上部シールド層（Ｓ２Ｂ）とがこの順に形成されている、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
さらに記録ヘッド構造を備えた再生／記録ヘッドであり、前記第２上部シールド層は前記記録ヘッド構造におけるリターン磁極層の役割も果たす、請求項８記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
基板の上に再生ヘッド構造を備えた磁気ヘッドの製造方法であって、
（ａ）前記基板の上に第１絶縁層を形成し、
（ｂ）前記第１絶縁層に窪みを形成し、
（ｃ）少なくとも前記窪みが埋設されるように非磁性埋込層を形成し、
（ｄ）前記第１絶縁層の上面と同一面内の上面を有するように前記非磁性埋込層を平坦化し、
（ｅ）前記第１絶縁層および平坦化された前記非磁性埋込層の上に下部シールド層（Ｓ１）を形成する、
磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
さらに、
（ｆ）前記下部シールド層の上に、複数の層を含む積層体を形成し、
（ｇ）少なくとも前記再生ヘッド構造を研磨して前記エアベアリング面を形成し、
前記積層体を形成する工程において、
（１）前記下部シールド層の上に、前記エアベアリング面に隣接するようにセンサ素子が埋設されたギャップ層を形成し、
（２）前記ギャップ層の上に第１上部シールド層（Ｓ２Ａ）を形成し、
（３）前記第１上部シールド層の上に第２絶縁層を形成し、
（４）前記第２絶縁層の上に第２上部シールド層（Ｓ２Ｂ）を形成し、
前記エアベアリング面を形成する工程において、前記エアベアリング面から前記非磁性埋込層を後退させる、
請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記非磁性埋込層の厚さは１μｍ以上５μｍ以下であり、前記エアベアリング面と垂直な方向における前記非磁性埋込層の長さは１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記非磁性埋込層は金属材料を含む、請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記非磁性埋込層は銅またはその合金を含む、請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記エアベアリング面から前記非磁性埋込層が後退する距離は０．３μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記非磁性埋込層は酸化アルミニウムよりも高い熱膨張率を有する、請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記非磁性埋込層はヒートシンクとして機能するために酸化アルミニウムよりも高い熱導電率を有する、請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
スパッタ法または電気鍍金法により前記非磁性埋込層を形成する、請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記磁気ヘッドはさらに記録ヘッド構造を備えた再生／記録ヘッドであり、前記第２上部シールド層は前記記録ヘッド構造におけるリターン磁極層の役割も果たす、請求項１１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
さらに、少なくとも前記再生ヘッド構造を突出させるために、前記磁気ヘッドの内部に少なくとも１つのヒータを形成する、請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生ヘッド構造を備えた磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長手磁気記録ヘッドよりも高い面記録密度を実現するために、垂直磁気記録ヘッドが開発されている。垂直磁気記録ヘッドは、主に、エアベアリング面（ＡＢＳ：air bearing surface ）に小面積の端面を有する主磁極層と、電流を流すことで主磁極層の内部を流れる磁束を発生させるコイル層と、バックギャップ連結部を介して主磁極層に連結されたリターン磁極層とを備えている。コイル層において発生した磁束は、主磁極層の先端部（磁極先端部）から磁気メディア（ディスク）に向けて放出されたのち、リターン磁極層に戻る。主磁極層の周囲には、記録ギャップ層を介してＡＢＳに沿うように１または２以上の記録シールド層が設けられている。記録シールド層は、コイル層の上側に位置するアーチ状の部分（アーチ部分）と、主磁極層とアーチ部分との間にＡＢＳに沿うように位置し、記録ギャップ層を介して主磁極層から離間されると共にアーチ部分に連結された部分（記録シールド部分）とを含んでいる。記録シールド部分は、アーチ部分を介してバックギャップ連結部に連結されている。
【０００３】
垂直磁気記録方式は、１５０ギガビット／インチ2 を越える高記録密度のディスクドライブ用途において主流の技術になっており、それに応じて垂直磁気記録ヘッドの小型化も進んでいる。垂直磁気記録方式では、単磁極と二層磁気メディア（磁気ディスク）とを組み合わせると、高い記録磁界および良好な再生バック信号が得られると共に、面記録密度が著しく高くなるという点において、長手磁気記録ヘッドを上回る利点が得られる。
【０００４】
今日の磁気ヘッドは、一般的に、互いに分離された再生ヘッド構造（リーダ）および記録ヘッド構造（ライタ）を備え、それらの構造がＡＢＳに沿うように積層された複合型ヘッド（再生／記録ヘッド）である。再生ヘッド構造に用いられる再生センサは、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：tunneling magneto-resistive ）素子などである。ＴＭＲ素子では、トンネルバリア層を介して２つの強磁性（ＦＭ：ferromagnetic ）層が積層されている。一方のＦＭ層では磁化方向が固定されているのに対して、他方のＦＭ層では磁化方向が回転可能になっており、それらの磁化方向の関係に応じて抵抗（磁気抵抗）が変化する。この抵抗変化により、磁気メディア（記録磁化パターン）から生じる磁界が検出される。
【０００５】
高記録密度用途において複合型ヘッドの性能を向上させるためには、記録時および再生時の双方において複合型ヘッドと磁気メディアとの間の間隔（磁気スペース）を狭めることが重要である。複合型ヘッドでは、一般的に、再生ヘッド構造と記録ヘッド構造とが所定の距離（数μｍ）を介して隔てられており、それぞれの構造は異なる熱膨張率（ＣＴＥ：coefficient of thermal expansion）を有する数種類の材料により形成されている。このため、再生ヘッド構造および記録ヘッド構造のそれぞれの突出（プロトリュージョン）量は、通常、複合型ヘッドの動作（環境）温度、両構造を突出させるためにダイナミックフライングハイト（ＤＦＨ：dynamic flying height ）に費やされる電流、またはコイル層に流れる電流（記録電流）などに起因して、完全に異なっている。しかも、磁気スペースが最小になる場所は、再生ヘッド構造または記録ヘッド構造のいずれか一方から遠くに位置することになるため、再生ヘッド構造および記録ヘッド構造の磁気スペースも、やはり完全に異なっている。
【０００６】
そこで、再生ヘッド構造の突出量、記録ヘッド構造の突出量および最小磁気スペース位置における突出量の差、ならびにそれらの変化量を制御するために、複合型ヘッドの構造設計を見直す必要がある。特に、ＤＦＨ動作時のタッチダウンモードおよびその後のバックオフモードにおいて、記録ヘッド構造の突出量が再生ヘッド構造の突出量よりも著しく大きくなると、再生ヘッド構造の最小磁気スペースは、初期突出量に過剰突出量を加えた値になる。再生ヘッド構造の突出量と記録ヘッド構造の突出量との比は、ガンマ比（＝再生ヘッド構造の突出量／記録ヘッド構造の突出量）と呼ばれている。ガンマ比が小さいということは、記録ヘッド構造の突出量が再生ヘッド構造の突出量よりも大きいことを意味し、再生ヘッド構造の磁気スペースに大きな影響を与える。
【０００７】
複合型ヘッドの構造設計における重要な目的は、突出動作用のＤＦＨパワー（主にＤＦＨ動作に費やされる電流）に依存せずに再生ヘッド構造と記録ヘッド構造との間のギャップを一定に維持するために、ガンマ比の値をトライボロジー（摩擦学）および磁気特性の観点から理想的な１にできるだけ近づけることである。ディスクドライブに関する信頼性の観点から、再生ヘッド構造は、複合型ヘッドが磁気メディアに対して最も近づく場所（磁気スペースが最小になる場所）に位置するべきでない。なぜなら、再生センサは、機械的衝撃に著しく敏感だからである。しかしながら、再生ヘッド構造の磁気スペースに関する追加マージンは、再生バック性能を良好にして信頼性を得るために、できるだけ小さく維持される必要がある。
【０００８】
一般的に、磁気スペースは、複合型ヘッドに導入された薄いヒータ層により動的に制御される。ヒータ層に電流が流れると、そのヒータ層において発生した熱（ジュール熱）はスライダに移動するため、複合型ヘッドの端面（ＡＢＳ）は弾性的に変形する。これにより、再生ヘッド構造において再生ギャップ層およびその周辺部分が磁気メディアに近づくように突出すると共に、記録ヘッド構造において記録ギャップ層およびその周辺部分も磁気メディアに近づくように突出する。
【０００９】
記録ヘッド構造が磁気メディアに接触することを検出するタッチダウン機構の利点は、ｎｍ単位で磁気スペースを正確に制御できることである。ここで注目すべきは、再生ヘッド構造の突出量、記録ヘッド構造の突出量および最初磁気スペース位置の突出量が異なることである。記録ヘッド構造のガンマパラメータ（記録ヘッド構造の突出量／最小磁気スペース位置の突出量）だけでなく、再生ヘッド構造のガンマパラメータ（再生ヘッド構造の突出量／最小磁気スペース位置の突出量）は、解像度、ＳＮ比（ＳＮＲ：signal-to-noise ratio ）およびビットエラーレート（ＢＥＲ：bit error rate）の全てに関して重要である。
【００１０】
再生ヘッド構造の構成に関しては、いくつかの提案がなされている。具体的には、下部再生シールド層と再生センサとが対向する領域における再生ギャップ層の中に、その下部再生シールド層に隣接するように熱導電非磁性層を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合には、熱導電非磁性層が再生センサと近隣シールド層との間の熱抵抗を減少させるため、パワーを増加しても過熱されずに熱消散する。また、交互配置型（interleaved ）磁気ヘッドにおいて、再生ギャップ層の厚さを調整することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この場合には、交互配置型磁気ヘッドのコストを低下させると共に再生ギャップ層の厚さを制御するために、上部再生シールド層（Ｓ２）に隣接する保護層が用いられる。この他、２つのヒータを用いることも提案されている。この場合には、再生ヘッド構造の突出量および記録ヘッド構造の突出量が独立して制御されるため、ガンマ比が適正化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６７００７５２号明細書
【特許文献２】米国特許第５８１１０１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ＤＦＨ動作中における再生ヘッド構造の突出量を増加させる一般的な方法は、下部再生シールド層（Ｓ１）の厚さを大きくすることである。下部再生シールド層の体積が増加するため、同じＤＦＨパワーで突出量を増加させることができる。これにより、再生ヘッド構造のガンマパラメータおよび動的性能（ＤＰ：dynamic performance ）が改善される。上部再生シールド層（Ｓ２Ａ）の厚さは、再生ヘッド構造と記録ヘッド構造との離間距離に影響を及ぼすため、ディスクドライブのフォーマット効率を向上させるためにできるだけ小さいことが好ましい。
【００１３】
しかしながら、下部再生シールド層の厚さが大きくなると、その下部再生シールド層の厚さと上部再生シールド層の厚さとの差が大きくなるため、再生ヘッド構造において望ましくない伝達曲線（transfer curve）が得られる点において、磁気特性上の問題が生じる。中でも、問題の１つは、準静的（ＱＳＴ：quasi-static）検査において増加するヒステリシスのリジェクト量（reject rate ）である。しかも、下部再生シールド層の厚さが大きくなると、一定の磁界スパン（field span）検査においてＱＳＴ振幅（amplitude ）が減少してしまう。この問題は、比例振幅検査（ＰＡＴ：proportional amplitude testing）などのノイズ検査によるＱＳＴに間接的に影響を与える。この問題に対しては、原則として新しい検査条件が適用されるが、テスタをアップグレードするために費用を要してしまう。そこで、下部再生シールド層の厚さを大きくする代わりに、再生性能に影響を及ぼさずに再生ヘッド構造の突出量を制御する手法が望まれている。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、再生ヘッド構造の突出量を増加させることが可能な磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、ＡＢＳにおける腐食を防止することが可能な磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の磁気ヘッドは、基板の上に再生ヘッド構造を備え、その再生ヘッド構造が、（ａ）基板の上に形成され、上面を有する第１絶縁層と、（ｂ）エアベアリング面から後退するように第１絶縁層の中に形成され、その第１絶縁層の上面と同一面内の上面を有する非磁性埋込層と、（ｃ）第１絶縁層および非磁性埋込層の上に形成された下部シールド層（Ｓ１）とを含むものである。
【００１７】
本発明の磁気ヘッドの製造方法は、基板の上に再生ヘッド構造を備えた磁気ヘッドの製造方法であり、（ａ）基板の上に第１絶縁層を形成し、（ｂ）第１絶縁層に窪みを形成し、（ｃ）少なくとも窪みが埋設されるように非磁性埋込層を形成し、（ｄ）第１絶縁層の上面と同一面内の上面を有するように非磁性埋込層を平坦化し、（ｅ）第１絶縁層および平坦化された非磁性埋込層の上に下部シールド層（Ｓ１）を形成するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の磁気ヘッドまたはその製造方法によれば、再生ヘッド構造において、エアベアリング面から後退するように絶縁層に設けられた窪みに非磁性埋込層が形成されている。よって、下部再生シールド層の厚さを大きくしなくても、非磁性埋込層の熱膨張を利用して再生ヘッド構造の突出量を増加させることができる。これにより、１に近くなるようにガンマ比（再生ヘッド構造の突出量／記録ヘッド構造の突出量）を調整することができる。また、非磁性埋込層がエアベアリング面から後退しているので、その非磁性埋込層（例えば銅などの金属層）の露出に起因した腐食を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の磁気ヘッドの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した磁気ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図である。
【図５】磁気ヘッドの構成に関する変形例を表す断面図である。
【図６】磁気ヘッドの突出プロファイル（シミュレーション）を表す図である。
【図７】磁気ヘッドの他の突出プロファイル（シミュレーション）を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態の磁気ヘッドの断面構成（エアベアリング面（ＡＢＳ）３０−３０と直交する方向における断面）を表している。
【００２２】
以下では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向における寸法をそれぞれ長さ、幅および厚さとする。また、Ｘ軸方向において、ＡＢＳ３０−３０に近い側および遠い側をそれぞれ前および後とする。この他、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）をアルミナと呼ぶ。
【００２３】
［磁気ヘッドの全体構成］
ここで説明する磁気ヘッドは、再生ヘッド構造１００および記録ヘッド構造２００を有する複合型ヘッド（再生／記録ヘッド）である。この磁気ヘッドは、例えば、基板１の上に、再生ヘッド構造１００と、記録ヘッド構造２００と、オーバーコート層２８およびカバー層２９とがこの順に積層されたものであり、一側面としてＡＢＳ３０−３０を有している。
【００２４】
基板１は、例えば、アルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）などのセラミック材料により形成されている。この基板１は、例えば、ウェハの上に形成されたスライダ（またはスライダアレイ）の一部などである。
【００２５】
オーバーコート層２８は、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により形成されている。
【００２６】
カバー層２９は、記録ヘッド構造２００の突出（プロトリュージョン）を抑制する機能を有しており、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの低ＣＴＥ（熱膨張率）材料により形成されている。このカバー層２９は、ＡＢＳ３０−３０から後退しており、保護層２７とオーバーコート層２８との間に形成されている。カバー層２９がＡＢＳ３０−３０から後退しているのは、他の層とは機械的特性およびエッチング抵抗特性が異なるカバー層２９（ＳｉＣ）がＡＢＳ３０−３０に露出することに起因して、バックエンド（backend ）研磨および反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）などのプロセスに影響が及ぶことを防止するためである。なお、ＡＢＳ３０−３０からのカバー層２９の後退距離Ｓは、任意である。
【００２７】
以下では、熱膨張による再生ヘッド構造１００（後述する再生ギャップ層５、再生センサ６およびその周辺部分）の突出を再生ギャップ（ＲＧ）突出と呼ぶと共に、熱膨張による記録ヘッド構造２００（後述する主磁極層１８、記録ギャップ層４０およびその周辺部分）の突出を記録ギャップ（ＷＧ）突出と呼ぶ。
【００２８】
［再生ヘッド構造］
再生ヘッド構造１００は、例えば、基板１に近い側から順に、絶縁層２および非磁性埋込層３と、下部再生シールド層（Ｓ１）４と、再生ギャップ層５および再生センサ６と、第１上部再生シールド層（Ｓ２Ａ）７と、絶縁層８と、第２上部再生シールド層（Ｓ２Ｂ）とが積層されたものである。
【００２９】
絶縁層２（第１絶縁層）は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により形成されており、上面２ａおよびＡＢＳ３０−３０に隣接する側面を有している。
【００３０】
非磁性埋込層３は、ＡＢＳ３０−３０から後退するように絶縁層２の中（絶縁層２に設けられた窪み６２）に形成されていると共に、上面３ａを有している。非磁性埋込層３の上面３ａは、絶縁層２の上面２ａと同一面内にある。また、非磁性埋込層３は、例えば、金属材料などの非磁性材料を含んでおり、その金属材料は、例えば、銅またはその合金（銅合金）などである。なお、非磁性埋込層３は、非磁性であれば、誘電性（絶縁性）材料により形成されていてもよい。
【００３１】
非磁性埋込層３の寸法は、特に限定されないが、例えば、以下の通りである。厚さ（ＡＢＳ３０−３０と平行な方向（Ｚ軸方向）における寸法）ｔは、約１μｍ〜５μｍ、好ましくは約１μｍ〜３μｍである。後退距離（ＡＢＳ３０−３０と非磁性埋込層３との間の距離）ａは、約０．３μｍ〜１０μｍ、好ましくは約０．３μｍ〜３μｍである。長さ（ＡＢＳ３０−３０と直交する方向（Ｘ軸方向）における寸法）ｂは、約１μｍ〜１００μｍ、好ましくは約３μｍ〜１００μｍである。さらに、長さｂは、約１００μｍ未満であることが好ましい。図１では、例えば、非磁性埋込層３の後端の位置は、下部再生シールド層４などの後端の位置と一致している。なお、非磁性埋込層３の各寸法は、それ以外の構成要素の条件、例えば、下部再生シールド層４および再生ギャップ層５の厚さおよび体積などに応じて調整されてもよい。
【００３２】
非磁性埋込層３がＡＢＳ３０−３０から後退している理由は、以下の通りである。第１に、バックエンド研磨および反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのプロセスにより非磁性埋込層３がＡＢＳ３０−３０に露出し、その非磁性埋込層３（例えば銅などの金属層）が腐食することを防止するためである。第２に、意図せずに非磁性埋込層３自体が局所的に突出することを防止するためである。
【００３３】
この非磁性埋込層３は、アルミナよりも高い熱膨張率（ＣＴＥ）を有していることが好ましい。非磁性埋込層３の熱膨張を利用して、ＡＢＳ３０−３０から数ｎｍ離れて位置する磁気メディア（図示せず）に向けて再生センサ６を効果的に突出させることができるからである。詳細には、非磁性埋込層３は、後述するヒータ層１７により加熱されると、再生ヘッド構造１００における他の構成要素と一緒に熱膨張して、再生ギャップ層５、再生センサ６およびその周辺部分を磁気メディアに向けて押し出す。これにより、ＲＧ突出が生じる。ＲＧ突出は、磁気メディアに対する衝突などに起因して再生ヘッド構造１００（特に再生センサ６）がダメージを負わないように制御される必要がある。
【００３４】
ＲＧ突出量は、非磁性埋込層３により制御される。このため、非磁性埋込層３のサイズ、熱的特性および機械的特性などにより、１に近くなるようにガンマ比（ＲＧ突出量／ＷＧ突出量）を調整可能である。ガンマ比の調整は、磁気ヘッドの磁気的性能に影響を及ぼさず、ＱＳＴ率（yield ）などの磁気性能に関する磁性層の最適化ののちに行われる。
【００３５】
また、非磁性埋込層３は、記録電流Ｉｗにより作動するＲＧ突出時においてヒートシンクとして機能するために、アルミナよりも高い熱伝導率を有していることが好ましい。この非磁性埋込層３は、記録時においてＲＧ突出量とＷＧ突出量とを等しくするために用いられる。
【００３６】
下部再生シールド層４（下部シールド層）は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの磁性材料により形成されている。
【００３７】
再生ギャップ層５（ギャップ層）は、下部再生シールド層４と第１上部再生シールド層７との間に位置しており、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により形成されている。
【００３８】
再生センサ６（センサ素子）は、いわゆる磁気抵抗効果（ＭＲ：magneto-resistive ）素子であり、ＡＢＳ３０−３０に隣接する（一端面がＡＢＳ３０−３０に露出する）ように再生ギャップ層５の中に埋設されている。この再生センサ６は、例えば、複数の層が積層された積層構造体である。この積層構造体では、非磁性層を介して２つの強磁性層が積層された積層部分を含んでいる。一方の強磁性層では磁化方向（磁気モーメントの方向）が固定されているのに対して、他方の強磁性層では外部磁界（磁気メディアから磁界）に応じて磁化方向が回転可能になっており、前者の磁化方向を基準として、後者の磁化方向に応じて抵抗（磁気抵抗）が変化する。「０」または「１」を表す磁化状態は、両者の磁化方向が平行であるか反平行であるかに応じて決定される。なお、再生センサ６は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：giant magneto-resistive ）素子またはＴＭＲ素子でもよいし、それ以外の素子でもよい。上記した積層部分における非磁性層は、例えば、ＧＭＲ素子では銅などの非磁性導電性材料により形成されていると共に、ＴＭＲ素子ではアルミナまたは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの非磁性絶縁性材料により形成されている。
【００３９】
第１上部再生シールド層７（第１上部シールド層）および第２上部再生シールド層９（第２上部シールド層）は、例えば、下部再生シールド層４と同様の材料により形成されている。絶縁層８（第２絶縁層）は、例えば、絶縁層２と同様の材料により形成されている。なお、第２上部再生シールド層９は、後述するように、記録ヘッド構造２００の一部（リターン磁極層）としても機能する。
【００４０】
［記録ヘッド構造］
記録ヘッド構造２００は、例えば、再生ヘッド構造１００に近い側から順に、バッキングコイル層１２およびヒータ層１７を埋設する絶縁層１０，１１，１３，１６、ならびにバックギャップ連結部１５と、主磁極層１８と、第１記録シールド層２０、非磁性層２１、ヨーク層１９および記録ギャップ層４０と、主コイル層２４を埋設する絶縁層２２，２５と、第２記録シールド層２６と、保護層２７とが積層されたものである。
【００４１】
絶縁層１０，１６は、それぞれバッキングコイル層１２の下側および上側に形成されている。絶縁層１１は、バッキングコイル層１２の巻線（ターン）間に形成されており、絶縁層１３は、バッキングコイル層１２の周囲に形成されている。絶縁層１０，１３，１６は、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により形成されており、絶縁層１１は、例えば、フォトレジストなどの絶縁性材料により形成されている。絶縁層１０，１１，１３，１６は、いずれもバックギャップ連結部１５により前方部分（ＡＢＳ３０−３０に近い側に位置する部分）および後方部分（ＡＢＳ３０−３０から遠い側に位置する部分）に分離されている。バッキングコイル層１２の上面および下面は、それぞれ絶縁層１１，１２の上面および下面と同一面内にある。
【００４２】
バッキングコイル層１２は、スパイラル構造を有しており、例えば、銅などの導電性材料により形成されている。図１では、例えば、バックギャップ連結部１５の前方に４つの巻線が示されている。
【００４３】
バックギャップ連結部１５は、リターン磁極層として機能する第２上部再生シールド層９を主磁極層１８に連結させるものであり、例えば、コバルト鉄ニッケル合金（ＣｏＦｅＮｉ）などの磁性材料により形成されている。
【００４４】
ヒータ（抵抗ヒータ）層１７は、ＤＦＨ動作を制御するために周囲を加熱するものである。このため、ヒータ層１７に供給されるパワー（ＤＦＨパワー＝ヒータ層１７に流れる電流）は、ＲＧ突出量およびＷＧ突出量を制御することになる。このヒータ層１７は、例えば、第２上部再生シールド層９とバッキングコイル層１２との間に位置する絶縁層１０の前方部分の中に、ＡＢＳ３０−３０から後退するように埋設されている。
【００４５】
主磁極層１８は、ＡＢＳ３０−３０から後方に向かって延在しており、そのＡＢＳ３０−３０の近傍に狭幅の磁極先端部１４を有している。磁極先端部１４は、例えば、記録ギャップ層４０を介して第１記録シールド層２０と対向している。この主磁極層１８は、例えば、コバルト鉄ニッケル合金などの磁性材料により形成されている。
【００４６】
ヨーク層１９は、ＡＢＳ３０−３０から遠い側の領域において主磁極層１８の上に形成されており、例えば、主磁極層１８と同様の材料により形成されている。
【００４７】
第１記録シールド層２０は、主に、磁極先端部１４に磁束を集中させる機能を果たしている。この第１記録シールド層２０は、ＡＢＳ３０−３０に近い側の領域において主磁極層１８の上に記録ギャップ層４０を介して形成されており、ＡＢＳ３０−３０から非磁性層２１に隣接する位置まで延在している。第１記録シールド層２０の延在距離（ＡＢＳ３０−３０と非磁性層２１との間の距離）は、スロートハイトである。また、第１記録シールド層２０は、例えば、コバルト鉄合金窒化物（ＣｏＦｅＮ）、コバルト鉄ニッケル合金（ＣｏＦｅＮｉ）、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）またはコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）などにより形成されている。第１記録シールド層２０の上面は、ヨーク層１９および非磁性層２１のそれぞれの上面と同一面内にある。
【００４８】
非磁性層２１は、ヨーク層１９と第１記録シールド層２０との間の領域において主磁極層１８の上に形成されており、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により形成されている。
【００４９】
記録ギャップ層４０は、主磁極層１８と第１記録シールド層２０との間に形成されており、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により形成されている。
【００５０】
絶縁層２２は、主コイル層２４の下側（ヨーク層１９および非磁性層２１の上）に形成されており、絶縁層２５は、絶縁層２２と第２記録シールド層２６とにより囲まれた空間に、主コイル層２４（巻線間を含む）を覆うように形成されている。絶縁層２２は、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により形成されており、絶縁層２５は、例えば、フォトレジストなどの絶縁性材料により形成されている。
【００５１】
主コイル層２４は、スパイラル構造を有しており、例えば、バッキングコイル層１２と同様の材料により形成されている。図１では、例えば、バックギャップ連結部１５の前方に４つの巻線が示されている。
【００５２】
第２記録シールド層２６は、ＡＢＳ３０−３０から後方に向かって延在しており、アーチ状の断面形状を有する部分を含んでいる。この第２記録シールド層２６は、ＡＢＳ３０−３０に近い側において第１記録シールド層２０に連結されていると共に、ＡＳＢ３０−３０から遠い側においてヨーク層１９に連結されている。
【００５３】
保護層２７は、第２記録シールド層２６の上に形成されており、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により形成されている。
【００５４】
［磁気ヘッドの動作］
この磁気ヘッドでは、主コイル層２４に電流が流れると、記録用の磁束が発生する。この磁束は、ヨーク層１９から主磁極層１８に流れて磁極先端部１４に集中したのち、その磁極先端部１４から磁気メディアに向けて放出される。これにより、記録用の磁界が発生するため、その磁界により磁気メディアが磁化される。なお、磁極先端部１４から放出された磁束は、リターン磁極層として機能する第２上部再生シールド層９に戻り、バックギャップ連結部１５を経由して主磁極層１８に再供給される。
【００５５】
また、磁気メディアからの磁界に応じて再生センサ６の抵抗が変化するため、その抵抗変化に応じて磁気メディアの磁化状態が検出される。
【００５６】
磁気ヘッドの動作時には、ヒータ層１７に電流が流れると、そのヒータ層１７が周囲を加熱するため、再生ヘッド構造１００および記録ヘッド構造２００が熱膨張する。これにより、ＲＧ突出およびＷＧ突出が生じる。この場合には、非磁性埋込層３によりＲＧ突出量が制御されるため、ガンマ比（ＲＧ突出量／ＷＧ突出量）が調整される。
【００５７】
［磁気ヘッドの製造方法］
次に、上記した磁気ヘッドの製造方法について説明する。図２〜図４は、磁気ヘッドの主要部の形成方法を説明するためのものであり、図１に示した断面構成の一部を表している。
【００５８】
磁気ヘッドを製造する場合には、主に、既存の薄膜プロセスを用いて、基板１の上に一連の構成要素を順次形成して積層させる。この既存の薄膜プロセスとは、例えば、気相成長法または鍍金法などの膜形成技術、フォトリソグラフィ法などのパターニング技術、ドライエッチング法またはウェットエッチング法などのエッチング技術、研磨法などの切削技術であり、それら以外の他の技術を用いてもよい。
【００５９】
なお、ウェハの上において、複数の磁気ヘッドを一括形成してもよい。この場合には、例えば、ウェハの上に複数の磁気ヘッドを形成したのち、そのウェハを列ごとにバー状となるように切断し、ＡＢＳを形成するために研磨する。こののち、各バーを磁気ヘッドごとに切断する。これにより、磁気ヘッドを搭載した複数のスライダが形成される。
【００６０】
磁気ヘッドの主要部を形成する場合には、まず、基板１の上に、スパッタ法などを用いて絶縁層２を形成する。続いて、図２に示したように、絶縁層２の上に、フォトリソグラフィ法などを用いて、開口部６１を有するフォトレジスト層６０を形成する。このフォトレジスト層６０を形成する場合には、例えば、基板１の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜（図示せず）を形成したのち、そのフォトレジスト膜を現像および露光する。この場合には、後工程で形成される非磁性埋込層３のサイズおよび形状に対応するように開口部６１（長さｂ）を形成する。続いて、ＲＩＥなどを用いて、フォトレジスト層６０をマスクとして絶縁層２を途中までエッチングし、その絶縁層２に窪み６２を形成する。この場合には、窪み６２の形成領域において絶縁層２の一部（厚さｈ）が残るようにする。
【００６１】
続いて、フォトレジスト層６０を除去したのち、電気鍍金法またはスパッタ法などを用いて、少なくとも窪み６２が埋設されるように非磁性埋込層３を形成する。この場合には、必要に応じて、非磁性埋込層３を形成する前に拡散バリア層またはシード層（いずれも図示せず）などを形成してもよい。
【００６２】
続いて、化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing ）法などを用いて少なくとも非磁性埋込層３を研磨して、図３に示したように、窪み６２に非磁性埋込層３を残存させる。この研磨処理により、非磁性埋込層３の上面３ａは、絶縁層２の上面２ａと同一面内に位置することになる。この場合には、非磁性埋込層３の厚さｔが所望の値となるように研磨量を調整する。
【００６３】
続いて、図４に示したように、絶縁層２および非磁性埋込層３の上に、電気鍍金法またはスパッタ法などを用いて下部再生シールド層４を形成する。
【００６４】
最後に、下部再生シールド層４の上に、上記した再生ギャップ層５からオーバーコート層２８までを形成したのち、ＣＭＰ法などを用いて、基板１、絶縁層２および下部再生シールド層４などを一括研磨してＡＢＳ３０−３０を形成する。この場合には、非磁性埋込層３の後退距離ａが所望の値となるように研磨量を調整する。
【００６５】
［磁気ヘッドおよびその製造方法の作用および効果］
本実施形態の磁気ヘッドおよびその製造方法によれば、再生ヘッド構造２００において、ＡＢＳ３０−３０から後退するように絶縁層２に設けられた窪み６２に非磁性埋込層３が形成されている。この場合には、下部再生シールド層４の厚さを大きくしなくても、非磁性埋込層３の熱膨張を利用してＲＧ突出量が増加するため、ＤＦＨパワー（ヒータ層１７に流れる電流）を一定にしたままでも、大きなＲＧ突出量が得られる。また、下部再生シールド層４の厚さに依存せずにＲＧ突出量が増加するため、その下部再生シールド層３の厚さと第１上部再生シールド層７の厚さとの比は、ＲＧ突出に関係せずに磁気特性などに応じて決定される。よって、同じＤＦＨパワーでＲＧ突出量を増加させることができるため、再生ヘッド構造２００（再生センサ６）を効果的に突出させることができる。これにより、１に近くなるようにガンマ比（ＲＧ突出量／ＷＧ突出量）を調整できる。
【００６６】
特に、非磁性埋込層３がＡＢＳ３０−３０から後退しているので、ＡＢＳ３０−３０における非磁性埋込層３（例えば銅などの金属層）の露出に起因した腐食を防止できる。
【００６７】
また、非磁性埋込層３がヒートシンクとしても機能すれば、その非磁性埋込層３の熱容量を利用して、ＤＦＨ動作時における過剰な温度上昇を抑制できる。しかも、非磁性埋込層３の長さｂが１００μｍ未満であれば、ＲＧ突出の効率を向上させることができる。
【００６８】
さらに、非磁性埋込層３を用いることで、機械的特性およびＱＳＴ特性が改善されるため、再生ヘッド構造１００の構造設計に関する自由度を広げることができる。
【００６９】
［変形例］
なお、図１に対応する図５に示したように、非磁性埋込層３の形成範囲を後方に拡張してもよい。この非磁性埋込層３は長さｃ（ｃ＞ｂ）を有し、その後端は下部再生シールド層４などの後端よりも後方に位置することになる。この場合においても、ＲＧ突出量を増加させることができる。
【００７０】
また、ヒータ層１７を絶縁層１０の中に設けるようにしたが、他の場所に設けてもよい。他の場所は、例えば、絶縁層２の中、絶縁層８の中、または再生ギャップ層５の中などである。また、ヒータ層１７の数は１つに限らず、２つ以上でもよい。
【実施例】
【００７１】
次に、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００７２】
有限要素モデル（ＦＥＭ：finite element model）を用いたシミュレーションにより、ＲＧ突出およびＷＧ突出に関する磁気ヘッド（実験例１〜４）の諸特性を調べたところ、表１、図６および図７に示した結果が得られた。
【００７３】
表１は、磁気ヘッドの諸特性として、ＲＧ突出効率（ｎｍ／１００ｍＷ）、ガンマ比（ＲＧ突出量／ＷＧ突出量）およびＤＦＨ最大上昇温度（℃）を表している。ＲＧ突出効率とは、ヒータ層１７の加熱量に対するＲＧ突出量の比であり、ＤＦＨ最大上昇温度とは、ＤＦＨ動作時における最大温度である。
【００７４】
図６および図７は、タッチダウン（フライハイト（ＦＨ：fly height）＝１０ｎｍ）における突出プロファイルを表している。図６では実験例１，２，４の結果、図７では実験例３の結果をそれぞれ示している。図６および図７において、縦軸は突出量（ｎｍ）、横軸は厚さ方向における磁気ヘッド中の位置（μｍ）である。横軸において、左端（０μｍ）は基板１（アルティック）の位置、右端はオーバーコート層２８（トレーリングエッジ（ＴＥ：trailing edge ））の位置である。
【００７５】
実験例１〜４において、磁気ヘッドの主要部の構成および他の構成は、以下の通りである。
・主要部の構成
実験例１（曲線５０）：非磁性埋込層３なし
実験例２（曲線５２）：非磁性埋込層３あり（材質＝銅，厚さｔ＝１μｍ，長さｂ＝３０μｍ）
実験例３（曲線５７）：非磁性埋込層３あり（材質＝銅，厚さｔ＝３μｍ，長さｂ＝３０μｍ）
実験例４（曲線５１）：非磁性埋込層３あり（材質＝銅，厚さｔ＝１μｍ，長さｂ＝１００μｍ）
・他の構成
バッキングコイル層１２および主コイル層２４のターン数＝４ターン
絶縁層１１，２５の形成材料＝フォトレジスト
下部再生シールド層４の厚さ＝２μｍ
非磁性埋込層３の後退距離ａ＝０．６μｍ
ヒータ層１７の位置＝図１に示した位置
【００７６】
なお、図６に示した線５３，５４は、それぞれ下部再生シールド層４の厚さを大きくした場合におけるＲＧ突出位置およびＷＧ突出位置を表している。また、図７に示した線５５，５６は、それぞれ非磁性埋込層３の厚さを３μｍとした場合におけるＲＧ突出位置およびＷＧ突出位置を表している。
【００７７】
【表１】
2010282717.tif 000003
【００７８】
図６に示したように、非磁性埋込層３を形成した実験例２，４（曲線５１，５２）には、それを形成しなかった実験例１（曲線５０）と比較して、突出プロファイルが改善された。具体的には、非磁性埋込層３を形成すると、ＷＧ突出量がほぼ維持されたまま、ＲＧ突出量が増加した。
【００７９】
なお、非磁性埋込層３を形成した場合のＲＧ突出量は、非磁性埋込層３の長さｂが大きい実験例４（曲線５１）においてより小さくなった。この原因は、非磁性埋込層３の体積の増加に応じてヒートシンク容量が増加するため、ＲＧ突出に用いられる熱量が減少するからであると考えられる。
【００８０】
表１に示したように、非磁性埋込層３を形成した実験例２〜４では、それを形成しなかった実験例１と比較して、ガンマ比が増加して１に近づくと共に、ＤＦＨ最大上昇温度が低くなった。特に、非磁性埋込層３を形成した場合には、長さｂが小さい実験例２，３においてＲＧ突出効率がより高くなると共に、長さｂが大きい実験例４においてＤＦＨ最大上昇温度がより低くなった。長さｂの違いに応じて特性に差が生じたのは、上記したように、非磁性埋込層３の体積（ヒートシンク容量）に起因するものと考えられる。この結果から、低消費電力が要求されるモバイル向けのハードディスクドライブ（ＨＤＤ：hard disk drive ）用途では、高いＲＧ突出効率を得るために、非磁性埋込層３の長さｂは大きすぎないことが好ましい。
【００８１】
図７に示したように、非磁性埋込層３の厚さを３μｍとした実験例３（曲線５７）では、理想的な突出プロファイルが得られた。この場合には、非磁性埋込層３によりＲＧ突出量が増加した結果、ＲＧ突出量とＷＧ突出量とがほぼ等しくなった。しかも、突出量が最大になる位置（最小フライハイト位置）はＲＧ突出位置にならないため、磁気メディアに対する再生センサ６の衝突が回避された。
【００８２】
これらのことから、非磁性埋込層３を形成すると、ガンマ比が増加すると共にＤＦＨ最大上昇温度が低下し、さらに、非磁性埋込層３の体積が大きすぎないとＲＧ突出効率も増加する。特に、非磁性埋込層３の厚さｔを調整することで、ＲＧ突出量とＷＧ突出量との差を小さくできる（ガンマ比を１に近づけることができる）。
【００８３】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施形態で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、磁気ヘッドにおける一連の構成要素の材質、寸法および形成方法などは、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１…基板、２，８…絶縁層、３…非磁性埋込層、４…下部再生シールド層、５…再生ギャップ層、６…再生センサ、７…第１上部再生シールド層、９…第２上部再生シールド層、１８…主磁極層、４０…記録ギャップ層、１００…再生ヘッド構造、２００…記録ヘッド構造。
【図１】
2010282717.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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